风机虚拟同步发电机的惯性控制研究

针对不含储能的风机虚拟同步发电机(VSG)系统提出了一种新型惯性控制方案,利用风轮转子的旋转动能补偿直流母线两侧的功率不平衡,并通过提高VSG的功率参考值增加逆变器的功率输出。仿真结果表明,该方案能够抑制直流母线的电压波动,加强风机虚拟同步发电机对电网的惯性支撑。     

一种新型的大型风电系统最大风能追踪控制的建模与仿真

介绍了新设计的"变步长最大风能捕获控制器",采用矢量控制算法,实现了风力发电机输出有功和无功功率的解耦控制.在有功功率控制方面,控制器根据发电机输出转速扰动时,相应输出有功功率的变化"变步长"地调整系统输入,直到系统运行到最大风能点.仿真结果表明,该系统不依赖于最优功率曲线和风机参数,而且收敛速度快,可以迅速实现"最大风能追踪"控制,具有一定的应用价值.     

DFIG网侧换流器设置双开关表的直接功率控制策略研究与仿真

针对双馈型风力发电机中背靠背布局的双电平三相电压型PWM整流器中的网侧换流器,在分析其数学模型的基础上,采用设置双开关表的直接功率控制(DPC)策略,对网侧换流器进行控制,并且利用MATLAB/Simulink软件对设计的控制器进行了仿真分析。仿真结果显示,该DPC策略能够保证直流母线电压稳定,网侧功率因数为1,有效地控制有功功率和无功功率,使能量双向流动,具有良好的性能。     

采用爪极同步发电机和PWM整流器的42V汽车发电系统的磁场定向控制

随着汽车电器和电控设备的广泛使用,汽车电负载迅速增长,目前还被广泛使用的14V爪极同步发电机系统难以满足未来汽车对高效、高输出功率发电系统的需求.为此,提出了一种42V汽车发电系统,该系统采用已有的爪极同步发电机,由PWM升压整流器给电池组充电并向恒压直流负栽供电.基于转子磁场定向控制和电势-负载匹配技术,变速时调节励磁电流使交流电压为设定值,负载变化时快速调节定子有功电流使整漉器直流输出电压恒定,并有效地抑制负栽突变引起的动态电压.实时仿真实验结果表明,该系统可明显地改善汽车爪极发电机系统的性能.     

压电式振动发电机的建模及应用

振动式压电发电机是一种可为旋转机械故障诊断中的无线传感节点供电的微能源。本文设计了由压电悬臂梁、质量块和固定装置组成的振动式压电发电机,并建立了安装在恒速旋转机械上的悬臂梁式发电机的数学模型。分析了轴向分力对悬臂梁刚度和发电机频率的影响,在考虑悬臂梁受到轴向力影响的基础上,给出了发电机固有频率、输出电压和输出功率的公式。对一个安装于转动框架上的振动式压电发电机进行了测量,结果表明,当框架转动频率为14.25 Hz时,发电机的输出功率约为35 μW,随着旋转机械转动频率偏离发电机固有频率,发电机的输出功率很快降低。     

风电机组参与调频调压对电网稳定性影响研究

常规风电机组由于有功、无功解耦控制,不能响应电网扰动。同步发电机组具有调速系统、励磁系统能够维持电网频率、电压稳定。通过设计调频、调压控制器,使风机对电网具有同步发电机的外特性。根据负荷的波动,调节风机输出的有功、无功功率,维持电网频率、电压稳定。建立了同步发电机、风电机组组成的电力系统仿真模型。     

基于功率平衡的直流母线电压控制策略研究

针对含有储能元件的分布式发电系统存在直流母线电压难以准确控制的缺点,提出了将PR控制器和PI-type调节器相结合的控制方法来实现直流母线电压的稳定控制。PR控制器对频率为谐振频率的正弦信号可以实现无静差控制,PI-type调节器在谐振频率处进行零极点的补偿来实现静态误差的控制。通过PI-type调节器后的电流与交流侧输出电流进行比较,产生的开关信号调节占空比来实现对直流母线电压的控制。仿真结果表明交直流混合微电网在孤岛模式下交流侧母线电压不稳定时,该文方法能使直流母线侧电压实现稳定控制,且交流侧电压和电流的畸变率都能够满足正常运行的要求,从而提高了整个系统的抗扰动能力。     

基于BP神经网络的SRG风力发电最大功率点跟踪研究

以8/6四相开关磁阻发电机(SRG)为例,针对风速的突变性和不确定性,传统PI控制器难以有效准确地实现最大功率点跟踪(MPPT),采用一种基于BP神经网络算法优化PI控制器控制参数,进而调整励磁电流,使SRG风力发电系统准确运行于最大功率点。在Matlab/Simulink中搭建开关磁阻风力发电机模型并进行仿真分析。仿真表明:与传统MPPT策略相比,当风速连续变化时,改进的MPPT控制策略可以良好地实现SRG风力发电MPPT。     

一种平滑 DFIG有功功率波动的混合控制策略的研究

提出了一种在超同步转速范围内平滑双馈异步风力发电机（ DFIG）转子侧有功功率波动的混合控制策略。该策略在传统的双馈异步风力发电机组控制基础上,引入了变桨距和直流侧电压混合控制。变桨距控制用来平滑有功功率波动的低频分量;直流侧电压控制的给定值叠加一个随功率波动变化的偏差电压,用来平滑有功功率波动的高频分量。在Matlab/Simulink平台上,搭建了DFIG构成的风力发电系统,分别采用传统控制策略和文中提出的混合控制策略进行仿真,结果表明,混合控制策略有效平滑了发电机转子侧有功功率的波动。     

中小型同步发电机失步原因分析与防止措施

为了确保同步发电机稳定运行于最大功率角状态,又不发生失步,通过对中小型同步发电机失步原因的静态分析和动态分析,提出了如何确保同步发电机稳定运行于最大功率角状态而不失步的方法.并对龙溪水电站机组进行了最大功率角限值的具体测量,使机组在最大功率角状态下安全、连续、稳定运行成为现实.因此,龙溪水电站于2000年成为台州电网第一家按电压考核的水电站,每年可减少因无功功率扣款近100万元.     

新型无刷直流发电机的电势研究

分析了一种新型直流无刷发电机的输出电压。此发电机为一种新型发电机,其转子采用永磁切向结构,定子由直流电机波绕组结构外接多相全波不控整流组成。本文重点讨论了发电机内部的电势叠加情况,以及发电机输出的整流电压的波形和大小。以此为基础,可以分析发电机的稳态特性。     

基于电压控制与功率控制的混合动力控制系统仿真研究

设计了电压控制模式与功率控制模式相结合的超级电容充放电控制策略,超级电容回收能量时采用电压控制模式,保证直流母线电压稳定;与发电机联合供电时,采用功率控制模式确保动力系统供电功率的稳定性。并基于Saber平台建立了系统仿真模型,通过对能量回馈及联合供电时超级电容供电状态进行仿真研究,验证了控制算法的可行性。仿真结果表明,能量回馈时采用电压控制模式可以使超级电容充分吸收再生能量,而联合供电时使用功率控制方式能够为电动机提供稳定的供电功率。     

分布式同步发电机励磁系统动态性能研究

研究分布式发电系统中同步发电机的典型励磁系统的动态性能,通过研究短路电抗,X/R的关系变化、故障清除上升时间、系统的最大有功功率和电压曲线,并通过使用软件对仿真环境进行模拟,充分研究了励磁系统性能,同时综合考虑了励磁系统的维护成本。分析结果表明,静止励磁系统具有更好的动态抗干扰性和较低的维护成本。因此,在分布式同步发电机励磁适用性方面,静态励磁系统具有优于其他励磁系统的优点。     

双馈感应发电机的微分几何变结构控制方法研究

为了实现变速恒频控制的双馈感应发电机风电系统的良好控制性能,从电机学基本原理出发,建立双馈感应发电机的动态数学模型.根据其数学模型的非线性特性,提出了微分几何变结构控制方法,运用微分几何精确线性化理论,把非线性系统转化成了一个线性系统.在此基础上应用非线性变结构控制理论进行设计控制器.用Matlab对系统进行仿真,结果表明:该控制方法能实现系统的有功功率和无功功率的解耦,进一步验证该控制策略的合理性及控制器设计的有效性和可行性.     

直流配网中换流站的电流限幅控制研究

针对由冲击负荷等原因导致电压跌落,进而影响直流配网电压稳定性的问题,分析了在直流配网中不同的运行环境下电压源型换流站的运行范围和最大输出容量;并在本地控制的内外环之间设计了一种新型交流电流限幅环节,通过限制电流内环的电流参考值,使换流站在直流电压大幅度跌落时依然可以输出最大功率,以促进直流电压的恢复。最后通过PSCAD/EMTDC数字时域仿真软件进行了新型交流电流限幅环节控制效果的仿真验证。研究结果表明,该交流电流限幅环节能够将交流电流参考值限定在合理范围内;当直流电压大幅度跌落时,可以保证交流系统向直流系统的最大功率输出,有利于直流配网电压的稳定性。     

基于能量平衡思想的直流侧APF的分析与设计

直流侧APF电容电压反映了输出有功功率的变化,根据能量守恒原理提出了一种基于能量平衡的直流侧有源电力滤波器控制方法,省去了补偿电流参考指令的复杂计算,比传统的桥式逆变器组成的APF控制方法简单,节省功率开关器件.阐述了该方法的原理,分析设计了APF控制系统电流环、电压环控制器,并用MATLAB对该方法进行了动态仿真研究,进一步验证了谐波控制方法的正确性和有效性.     

内模控制方法在永磁直驱潮流发电系统中的应用研究

针对永磁直驱潮流发电控制系统设计的问题,对潮流流速模型、最大功率追踪策略、永磁电机矢量控制、并网逆变器控制等方面进行了研究,提出了一种基于内模控制的转速控制算法以及一种新型的并网逆变器模型。使用内模控制器代替了机侧转速外环PI控制器,同时使用并网逆变器小信号模型设计了较准确的并网逆变器的控制参数。最后,基于上述算法和模型,在Matlab软件平台中对潮流发电系统进行了仿真,并对比了传统PI控制和内模控制下潮流发电系统的输出波形。仿真结果显示,所提出的优化控制策略能够准确控制发电机输出的有功功率、并网有功功率并且能够实现无功功率独立调节以及高功率因数并网运行。     

永磁同步发电机组输出电压控制研究

该文建立了永磁同步发电机数学模型,得到了永磁同步发电机在d-q轴旋转坐标系下的控制方程,由此得到了发电机输出电压控制方程,设计电压外环、电流内环的双闭环控制策略。利用Matlab/Simulink仿真软件对永磁同步发电机系统进行了仿真分析,设计了双闭环控制参数,验证了系统能够实现输出电压恒定控制,并且具有较好的动态响应特性。     

基于FCS-MPC的风力发电系统低电压穿越技术研究

提出了一种基于模型预测控制的直驱永磁风力发电系统低电压穿越方法，构建了包含网侧和机侧电流的价值函数，通过滚动优化实现风速变化时的直流电压稳定和最大功率跟踪。当并网点电压发生跌落时，利用一个比例函数降低电机转矩电流参考值，减少永磁同步发电机机组出力，通过将机侧与网侧间的不平衡功率传递至发电机转子，来稳定直流侧电压。最后通过仿真试验，验证了所提控制策略应用于直驱永磁风力发电系统低电压穿越控制的可行性和有效性。     

基于PLC和直流电机的风力发电模拟平台试验研究

为解决风力发电中的风能利用问题,以直流电机为原动机,搭建了基于BECKHOFF PLC的永磁直驱风力发电模拟试验平台,并使用KingView组态软件开发了人机交互界面。风力发电模拟平台采用DC Driver来实现直流电动机模拟风机的转矩控制,采用下位机控制软件TwinCAT PLC集成的PID算法实现永磁同步发电机的转速控制,从而实现风力机的转矩特性模拟和永磁同步发电机的最佳转速追踪控制。最后,在所搭建的实验平台上对基于最佳叶尖速比的最大风能捕获控制方案进行了试验研究。研究结果表明,模拟风机可以动态地追踪最大功率点,验证了风机模拟平台的有效性。